来源:Insects 发布时间:2021/4/16 18:11:51
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为了阻断登革热传播,我们在蚊群中投放了病菌 | MDPI Insects

论文标题:Wolbachia’s Deleterious Impact on Aedes aegypti Egg Development: The Potential Role of Nutritional Parasitism

期刊:Insects

作者:Megan J. Allman, Johanna E. Fraser, Scott A. Ritchie, D. Albert Joubert, Cameron P. Simmons and Heather A. Flores

发表时间:27 October 2020

DOI:10.3390/insects11110735

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期刊链接:https://www.mdpi.com/journal/insects

目前世界上有三分之一的人口面临感染登革热的风险。登革热是登革病毒经蚊媒传播引起的急性虫媒传染病,流行于100多个国家,其发病率在过去50年里增长了30倍,每年约有3.9亿例感染病例,其中约2万人因病死亡。

埃及伊蚊是登革病毒和其他人类病毒性病原体 (包括寨卡病毒和基孔肯雅病毒) 的主要传播媒介。不断扩张的城市环境给蚊虫种群提供了温床,逐年上升的全球气温也给蚊虫媒介营造了更加适宜的生存环境,这使得人类接触到蚊虫的几率不断增加。

图片来源:Pixabay

释放感染沃巴赫氏菌的虫媒是一种很有效的虫媒管理策略。该技术通过释放感染wMel或wAlbB菌株的蚊虫进入目标昆虫种群,通过其种群扩张来抑制目标种群的发展,从而操纵虫媒活动。

感染沃巴赫氏菌的雄性蚊媒与未感染的雌性蚊媒交配时会发生细胞质不亲和性 (CI),导致后代胚胎死亡。

感染沃巴赫氏菌的雌性蚊媒可以通过和感染或未感染沃巴赫氏菌的雄性蚊媒繁殖,生育出感染沃巴赫氏菌的后代。

此种策略主要包含两种作用手段:其一为昆虫不相容技术 (Incompatible Insect Technique, IIT),释放携带沃巴赫氏菌的雄性蚊子,并利用CI来减少种群中存活的蚊子后代的数量。其二为种群渐渗杂交方式 (Population Introgression),释放感染沃巴赫氏菌的雄性和雌性埃及伊蚊,其与当地蚊子种群交配后,由于CI作用,雄性伊蚊可以阻止未感染蚊媒的进一步繁殖,而雌性伊蚊通过母体传播沃巴赫氏菌给后代。

携带沃巴赫氏菌的伊蚊传播登革热、寨卡和基孔肯雅热等病毒的能力都会降低,一旦取代野生蚊子种群,可有效减少社区内的疾病负担。

图片来源:Pixabay

这两种基于沃巴赫氏菌的方法都依赖于蚊子的大量释放。因此,只有大规模培养高质量的沃巴赫氏菌感染的埃及伊蚊,才能确保它们被释放到生态系统中时具有足够的竞争力。为了确保这些病媒管理项目可以大获成功,评估和了解沃巴赫氏菌对蚊媒健康的影响十分重要。

来自澳大利亚莫纳什大学的Megan J. Allman等人在Insects期刊上发表的文章综合评估了沃巴赫氏菌对埃及伊蚊的适应度影响,为未来在全世界范围内开展对沃巴赫氏菌的蚊媒病毒性疾病管理项目的研究提供了基础。作者综述了不同沃巴赫氏菌菌株对埃及伊蚊的影响,包括对埃及伊蚊卵的发育和存活率的影响,以及沃巴赫氏菌作为营养寄生菌 (Nutritional Parasite) 对宿主的潜在影响。

1. 对蚊卵发育和存活率的影响

蚊卵的保质期对于大规模释放项目十分关键,因为在放生或饲养伊蚊前,蚊卵通常要经历生产、储存和运输到地点等一系列过程。这一过程需要耗费一定的时间,并使蚊卵暴露在不同的环境条件下,这可能会影响蚊卵的质量。多项研究表明,沃尔巴赫菌wMel、wAlbB和wMelPop-CLA会降低感染伊蚊的寿命。在不利的环境条件下,如干燥的天气中,蚊卵会经历静默期 (Quiescent State)。虫卵的生存能力是通过减少代谢和抗脱水能力来维持的。在澳大利亚或巴西,经历30天的保存期后,与未感染的对照组相比,感染wMel或wAlbB的伊蚊的虫卵存活率显著降低。

2. 对宿主营养健康状况的影响

同时还有多项研究表明,由于沃巴赫氏菌缺乏氨基酸和脂类生物合成基因,导致沃巴赫氏菌与宿主之间存在营养竞争。沃尔巴赫菌wMel产生氨基酸的能力有限,使它极易从宿主中获取氨基酸,从而影响宿主健康。伊蚊体内的氨基酸、脂肪和碳水化合物成分变化也和其感染沃巴赫氏菌有关。这些营养物质在昆虫产卵过程中发挥着关键作用,为虫卵提供能量和物理结构营养元素,并刺激虫卵发育的信号通路。这些研究表明,沃巴赫氏菌既受宿主营养状况的影响,反过来也会影响其宿主的代谢功能,并从宿主体内获取大量氨基酸和脂类,影响宿主的营养状况,并对宿主产卵情况和寿命产生负面影响。

作者综合分析了埃及伊蚊虫卵发育所需的营养需求以及虫卵发育过程 (图1),沃巴赫氏菌的存在已被发现能够延迟宿主胚胎的发生,降低蚊卵脱水抗性能力和卵的存活率。如果感染沃巴赫氏菌的蚊卵寿命减少的原因是营养供应的改变,那么利用定制的宿主饮食可能会帮助改善这种负面的健康影响。

图1. (a) 雌性伊蚊在进食血液后的消化器官和卵子生产器官。(b) 雌性伊蚊在进食血液后产生的营养和激素信号。绿色图标表示受沃巴赫氏菌影响的代谢物;实线箭头表示代谢产物的释放和传递;实线体箭头头部张开表示两种代谢产物协同作用;虚线箭头表示目标代谢产物的上调/释放。该图使用BioRender.com软件创建。

结论

有充分证据表明,不同的沃巴赫氏菌菌株,能够降低埃及伊蚊卵在静默期的存活率。作者们研究了背后潜在的原因,并考虑如何利用营养补充的方法,提高已感染沃巴赫氏菌的蚊卵活力。

未来,研究人员需要开展更多工作,观察已感染和未感染的两类蚊卵的变化。此外,他们需要改进大规模培育虫媒的方法,如通过对虫媒进行饮食营养改变来改善沃巴赫氏菌感染虫媒的健康状况。只有提高病媒管理项目效率,产生更高质量的沃巴赫氏菌虫卵,并促进感染虫媒在全球生态环境中的种群扩张,才能不断减少登革热等疾病的传播。

Insects (ISSN 2075-4450; IF 2.220)是MDPI组织出版的国际型开放获取期刊。期刊主题涵盖昆虫学的各个方面,目前已被SCIE (WoS),Scopus等数据库收录。Insects采取单盲同行评审,一审周期约为17.6天,文章从接收到发表仅需3.5天。

 
 
 
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